水隧洞S1#主洞回填及固結(jié)灌漿試驗(yàn)段分析

晏 攀

長江三峽技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司

1 項(xiàng)目實(shí)例

南總干渠首部取水隧洞工程灌漿工程試驗(yàn)段在S1#施工支洞控制段主洞上游南取0+945.326~0+981.326段（36m）進(jìn)行。該段圍巖為Ⅴ類，為新鮮紫紅色粉砂質(zhì)泥巖夾砂巖泥質(zhì)粉砂巖，局部為互層狀。混凝土襯砌厚度為50cm。

2 固結(jié)灌漿施工工藝及施工程序

固結(jié)灌漿施工工藝如圖1所示，施工程序如圖2所示。

圖1 固結(jié)灌漿施工工藝

圖2 施工程序

2.1 抬動觀測孔

（1）抬動觀測孔未現(xiàn)場重新鉆孔，布孔采用孔號G-5-8-3灌漿孔為T1抬動孔、孔號G-5-4-3灌漿孔為T2抬動孔。

（2）抬動觀測所用千分表滿足觀測需求，在使用過程中也經(jīng)常進(jìn)行檢查，保證其靈敏性及準(zhǔn)確性。

（3）在試驗(yàn)段簡易壓水、壓水試驗(yàn)及固結(jié)灌漿全過程中，專人進(jìn)行抬動觀測，每10min做一次讀數(shù)并手工記錄，每孔觀測數(shù)據(jù)基準(zhǔn)值未有任何變化。

（4）灌漿全部結(jié)束后，對抬動觀測孔進(jìn)行復(fù)灌并封孔。

2.2 制漿

制漿采用ZJ-400高速攪拌機(jī)，漿液攪拌均勻，定時測定漿液密度，并做好了手工記錄。高速攪拌機(jī)攪拌時間大于30s。漿液在使用前過篩，普通水泥漿從開始制備至用完的時間小于4h。

2.3 鉆孔

鉆孔設(shè)備采用YT-28手風(fēng)鉆，預(yù)埋鍍鋅套管孔徑Φ60，鉆桿有5m、5.5m兩種。鉆頭用Φ42、Φ50兩種。鉆孔按照每環(huán)分序原則進(jìn)行，先進(jìn)行Ⅰ序孔鉆孔，從低到高，左右對稱進(jìn)行，待Ⅰ序孔灌漿完畢，再進(jìn)行Ⅱ序孔的鉆孔。長鉆桿用于底拱反弧段兩孔（2#、12#），保證鉆孔深度滿足設(shè)計(jì)要求。大鉆頭用于灌前聲波測試測孔的造孔，保證單發(fā)雙收探頭插進(jìn)、拔出自如。

每環(huán)底部灌漿孔鉆孔后及時用編織袋進(jìn)行堵塞，防止廢漿或雜物進(jìn)入孔內(nèi)。

2.4 簡易壓水

回填灌漿孔鉆孔后每孔都進(jìn)行裂隙沖洗，孔口回水澄清結(jié)束。

試驗(yàn)段的固結(jié)灌漿孔灌漿前每孔都進(jìn)行了簡易壓水，簡易壓水孔占試驗(yàn)段總灌漿孔100%。簡易壓水壓力為灌漿壓力的80%，從簡易壓水資料顯示平均壓力0.4MPa~0.6MPa。透水率詳見灌漿成果表。

2.5 檢查孔

檢查孔布置原則：根據(jù)灌漿成果，布置在4個灌漿孔正中間，灌漿量較小或者較大區(qū)域，或者灌漿異常的區(qū)域，試驗(yàn)區(qū)固結(jié)檢查孔兼做回填檢查孔，暫按10%比例進(jìn)行布孔。

2.6 聲波測試

聲波測試采用單發(fā)雙收探頭插入灌漿孔內(nèi)每20cm間距為一測段，測試巖體波速。灌前聲波檢測孔為試驗(yàn)段灌漿總孔數(shù)的5%，平均布置了6孔，布孔不集中。灌后聲波測試孔由檢查孔兼做，灌前灌后平均波速提高4%~5%。灌前灌后聲波測試情況詳見聲波測試報告所述。

2.7 壓水試驗(yàn)

質(zhì)量檢查孔鉆孔后，做壓水試驗(yàn)，透水率小于3Lu為合格。壓水試驗(yàn)成果詳見壓水試驗(yàn)成果表。

2.8 灌漿方法、結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及灌漿記錄

（1）灌漿方法。固結(jié)灌漿采用單孔孔內(nèi)純壓式空外循環(huán)式，自下而上、左右對稱的灌漿方法，制漿站距離灌漿孔最大60m,灌漿管路連接通暢。

（2）灌漿壓力。灌漿過程中逐級加壓至設(shè)計(jì)壓力0.8MPa，因灌漿管路接長，為保證灌漿時孔口壓力達(dá)到0.8MPa，必要時加壓大于0.8MPa，實(shí)際灌漿壓力值詳見灌漿成果表。

（3）灌漿水灰比。回填灌漿漿液水灰比采用0.5:1一個比級。

固結(jié)灌漿漿液水會按照設(shè)計(jì)技術(shù)要求規(guī)定采用3:1、2:1、1:1、0.5:1四個比級進(jìn)行。開灌水灰比為3:1。并遵照漿液由稀到濃逐級變換的原則。

（4）漿液變換。在實(shí)踐過程中漿液需要按照規(guī)范要求操作，保持不吸變量的要求進(jìn)行擦，同時如果出現(xiàn)吸漿量不穩(wěn)定性，出現(xiàn)水灰比變化情況下，需要改善其配比性能，此外，還需按照實(shí)際的工況，對其濃度進(jìn)行調(diào)整。

（5）結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)壓力下，單孔注入率不大于1L/min后，繼續(xù)灌注30min，可結(jié)束灌漿。

（6）封孔。固結(jié)灌漿結(jié)束并滿足封孔要求后，試驗(yàn)段頂拱120°范圍灌漿孔采用“導(dǎo)管注漿法”進(jìn)行封孔，其余灌漿孔采用“全孔注漿法”進(jìn)行封孔，封孔時采用水灰比0.5:1比級進(jìn)行漿液置換孔內(nèi)稀漿。在設(shè)計(jì)壓力下屏漿30min后，進(jìn)行封孔，封孔持續(xù)30min該孔封孔即可結(jié)束，最后用砂漿進(jìn)行人工封孔,孔口抹平、光滑并與混凝土表面齊平。

（7）質(zhì)量檢查。試驗(yàn)段固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查以聲波測試為主，壓水試驗(yàn)為輔的原則進(jìn)行。檢查孔數(shù)量不少于固結(jié)灌漿總孔數(shù)的5%。

聲波測試質(zhì)量檢查：灌漿結(jié)束14天后進(jìn)行，合格標(biāo)準(zhǔn)為單孔灌后平均波速較灌前平均波速提高4%~5%。

壓水試驗(yàn)質(zhì)量檢查：處于穩(wěn)定壓力作用下，需要間隔5分鐘進(jìn)行一次測量，并且在每連續(xù)測量4次過程求出平均差，當(dāng)相關(guān)數(shù)據(jù)變化值達(dá)到10%時，或者是最大、最小值相差＜1.0L/min，此時試驗(yàn)即可結(jié)束。而后進(jìn)入孔壓水檢測過程，在該階段，要保證在設(shè)計(jì)壓力水標(biāo)準(zhǔn)下，檢測滲透率，一般來說，透水率不超過3Lu即為合格。

3 灌漿成果分析

Ⅰ序排Ⅰ序孔灌漿壓力總體平順，高于設(shè)計(jì)壓力值（0.8MPa），各別孔壓力有陡增情況（8-3#、4-3#）；Ⅱ序孔壓力值趨于穩(wěn)定。Ⅰ序排灌漿壓力趨勢如圖3所示。

圖3 Ⅰ序排灌漿壓力趨勢圖

Ⅱ序排Ⅰ序孔灌漿壓力總體平順，高于設(shè)計(jì)壓力值（0.8MP）a，各別孔壓力有陡增情況；Ⅱ序孔壓力值趨于穩(wěn)定。Ⅱ序排灌漿壓力趨勢如圖4所示。

圖4 Ⅱ序排灌漿壓力趨勢圖

4 總結(jié)

（1）試驗(yàn)段為V類圍巖洞段，圍巖節(jié)理裂隙較為發(fā)育。灌漿嚴(yán)格按照灌漿技術(shù)要求及規(guī)范規(guī)定，監(jiān)理指令進(jìn)行灌漿施工。灌前簡易壓水透水率隨著次序增加而逐序降低，單位注入量隨著灌漿次序的增加而明顯減少，符合各次序灌漿耗灰量變化規(guī)律；灌后的檢查孔壓水試驗(yàn)透水率不大于3Lu，滿足設(shè)計(jì)要求；灌前灌后聲波測試波速提高值也滿足規(guī)范要求。由此看出試驗(yàn)段固結(jié)灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)總體是成功的。

（2）試驗(yàn)段灌漿采用的環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密原則及自下而上、左右對稱灌漿方式是可行的。回填灌漿設(shè)計(jì)壓力0.3MPa、固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)壓力0.8MPa等參數(shù)能滿足灌漿施工的技術(shù)要求，質(zhì)量檢查能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（3）試驗(yàn)段安裝抬動觀測裝置，灌漿過程中每10min讀取一次千分表讀數(shù)，每自開灌至結(jié)束，千分表基準(zhǔn)值始終沒有變化，沒有發(fā)生抬動變形。

5 建議

（1）從本次試驗(yàn)段灌漿成果分析單位注灰量次序間數(shù)值減少相對穩(wěn)定，為后期灌漿施工鉆孔臺車避免多次轉(zhuǎn)移，建議其余單元固結(jié)灌漿按照“環(huán)內(nèi)加密、環(huán)間逐序”的原則進(jìn)行施工，相鄰兩排間的Ⅰ序孔梅花形布置。

（2）固結(jié)灌漿灌前簡易壓水按照規(guī)范規(guī)定，以灌漿孔數(shù)5%為準(zhǔn)；質(zhì)量檢查孔為灌漿孔數(shù)5%。

（3）本次試驗(yàn)段未發(fā)生任何抬動變形，建議后期固結(jié)灌漿時只在隧洞塌方段、漸變洞段設(shè)抬動變形觀測，其余洞段簡易測試即可。

（4）建議回填灌漿完成后，可在2天后對該孔進(jìn)行固結(jié)灌漿。

（5）從同孔及新開檢查孔聲波檢測結(jié)果來看，灌后波速較灌前波速提高率均大于5%，為減少已完成施工的襯砌混凝土表面的破壞，建議后續(xù)聲波檢測時在原預(yù)埋灌漿套管孔位進(jìn)行聲波檢測。